Go 语言反射

反射的定义

反射是用程序检查其所拥有的结构，尤其是类型的一种能力。这是元编程的一种形式。反射可以在运行时检查类型和变量，例如它的大小、方法和动态 的调用这些方法。这对于没有源代码的包尤其有用。反射虽然很强大，但是对性能有一定的损耗，除非真得有必要，否则应当避免使用或小心使用。

变量的最基本信息就是类型和值。反射包可以通过两个简单的函数取获取它们：reflect.TypeOf 和 reflect.ValueOf，返回被检查对象的类型和值。例如，x 被定义为：var x float64 = 3.4，那么 reflect.TypeOf(x) 返回 float64，reflect.ValueOf(x) 返回 <float64 Value>

实际上，反射是通过检查一个接口的值，变量首先被转换成空接口。这从下面两个函数签名能够很明显的看出来：

func TypeOf(i interface{}) Type
func ValueOf(i interface{}) Value

接口的值包含一个 type 和 value。反射可以从接口值反射到对象，也可以从对象反射回接口值。

reflect.Type 和 reflect.Value 都有许多方法用于检查和操作它们。一个重要的例子是 Value 有一个 Type 方法返回 reflect.Value 的 Type。另一个是 Type 和 Value 都有 Kind 方法返回一个常量来表示类型：Uint、Float64、Slice 等等。同样 Value 有叫做 Int 和 Float 的方法可以获取存储在内部的值（跟 int64 和 float64 一样）

const (
    Invalid Kind = iota
    Bool
    Int
    Int8
    Int16
    Int32
    Int64
    Uint
    Uint8
    Uint16
    Uint32
    Uint64
    Uintptr
    Float32
    Float64
    Complex64
    Complex128
    Array
    Chan
    Func
    Interface
    Map
    Ptr
    Slice
    String
    Struct
    UnsafePointer
)

对于 float64 类型的变量 x，如果 v:=reflect.ValueOf(x)，那么 v.Kind() 返回 reflect.Float64 ，所以下面的表达式是 true v.Kind() == reflect.Float64

Kind 总是返回底层类型：

type MyInt int
var m MyInt = 5
v := reflect.ValueOf(m)

上面的例子中，方法 v.Kind() 返回 reflect.Int。

变量 v 的 Interface() 方法可以得到还原（接口）值，所以可以这样打印 v的值：

fmt.Println(v.Interface())

尝试运行下面的代码：

package main
import (
    "fmt"
    "reflect"
)
func main() {
    var x float64 = 3.4
    fmt.Println("type:", reflect.TypeOf(x))
    v := reflect.ValueOf(x)
    fmt.Println("value:", v)
    fmt.Println("type:", v.Type())
    fmt.Println("kind:", v.Kind())
    fmt.Println("value:", v.Float())
    fmt.Println(v.Interface())
    fmt.Printf("value is %5.2e\n", v.Interface())
    y := v.Interface().(float64)
    fmt.Println(y)
}

运行一下

输出结果：

type: float64
value: 3.4
type: float64
kind: float64
value: 3.4
3.4
value is 3.40e+00
3.4

x 是一个 float64 类型的值，reflect.ValueOf(x).Float() 返回这个 float64 类型的实际值，同样的适用于 Int(), Bool(), Complex(), String()。

通过反射修改(设置)值

继续看上面的例子，假设我们要把 x 的值改为 3.1415。Value 有一些方法可以完成这个任务，但是必须小心使用：

v.SetFloat(3.1415)。

这将产生一个错误：

reflect.Value.SetFloat using unaddressable value。

为什么会这样呢？问题的原因是 v 是不可变的（这里并不是说值不可寻址）。是否可设置是 Value 的一个属性，并且不是所有的反射值都有这个属性，可以使用 CanSet() 方法测试是否可设置。

在下面的例子（reflect2.go）中， v.CanSet() 会返回 false： settability of v: false

当 v := reflect.ValueOf(x)函数通过传递一个 x 拷贝创建了 v，那么 v 的改变并不能更改原始的 x。要想 v 的更改能作用到 x，那就必须传递 x 的地址 v = reflect.ValueOf(&x)。

通过 Type() 我们看到 v 现在的类型是 *float64 并且仍然是不可设置的。

要想让其可设置我们需要使用 Elem() 函数，这间接的使用指针：v = v.Elem()

现在 v.CanSet() 返回 true 并且 v.SetFloat(3.1415) 设置成功了！

示例 reflect2.go：

package main
import (
    "fmt"
    "reflect"
)
func main() {
    var x float64 = 3.4
    v := reflect.ValueOf(x)
    // setting a value:
    // v.SetFloat(3.1415) // Error: will panic: reflect.Value.SetFloat using unaddressable value
    fmt.Println("settability of v:", v.CanSet())
    v = reflect.ValueOf(&x) // Note: take the address of x.
    fmt.Println("type of v:", v.Type())
    fmt.Println("settability of v:", v.CanSet())
    v = v.Elem()
    fmt.Println("The Elem of v is: ", v)
    fmt.Println("settability of v:", v.CanSet())
    v.SetFloat(3.1415) // this works!
    fmt.Println(v.Interface())
    fmt.Println(v)
}

运行一下

输出：

settability of v: false
type of v: *float64
settability of v: false
The Elem of v is:  <float64 Value>
settability of v: true
3.1415
<float64 Value>

通过上面的例子可以发现，反射中有些内容是需要用地址去改变它的状态的。

反射结构

有些时候需要反射一个结构类型。NumField() 方法返回结构内的字段数量，可以通过 for 循环用索引取得每个字段的值 Field(i)。

我们同样能够调用签名在结构上的方法，例如，使用索引 n 来调用：Method(n).Call(nil)。

示例 reflect_struct.go：

package main
import (
    "fmt"
    "reflect"
)
type NotknownType struct {
    s1, s2, s3 string
}
func (n NotknownType) String() string {
    return n.s1 + " - " + n.s2 + " - " + n.s3
}
// variable to investigate:
var secret interface{} = NotknownType{"Ada", "Go", "Oberon"}
func main() {
    value := reflect.ValueOf(secret) // <main.NotknownType Value>
    typ := reflect.TypeOf(secret)    // main.NotknownType
    // alternative:
    //typ := value.Type()  // main.NotknownType
    fmt.Println(typ)
    knd := value.Kind() // struct
    fmt.Println(knd)
    // iterate through the fields of the struct:
    for i := 0; i < value.NumField(); i++ {
        fmt.Printf("Field %d: %v\n", i, value.Field(i))
        // error: panic: reflect.Value.SetString using value obtained using unexported field
        //value.Field(i).SetString("C#")
    }
    // call the first method, which is String():
    results := value.Method(0).Call(nil)
    fmt.Println(results) // [Ada - Go - Oberon]
}

运行一下

输出：

main.NotknownType
struct
Field 0: Ada
Field 1: Go
Field 2: Oberon
[Ada - Go - Oberon]

但是如果尝试更改一个值，会得到一个错误：

panic: reflect.Value.SetString using value obtained using unexported field

这是因为结构中只有被导出字段（首字母大写）才是可设置的，继续来看下面的例子：

示例 reflect_struct2.go：

package main
import (
    "fmt"
    "reflect"
)
type T struct {
    A int
    B string
}
func main() {
    t := T{23, "skidoo"}
    s := reflect.ValueOf(&t).Elem()
    typeOfT := s.Type()
    for i := 0; i < s.NumField(); i++ {
        f := s.Field(i)
        fmt.Printf("%d: %s %s = %v\n", i,
            typeOfT.Field(i).Name, f.Type(), f.Interface())
    }
    s.Field(0).SetInt(77)
    s.Field(1).SetString("Sunset Strip")
    fmt.Println("t is now", t)
}

运行一下

输出：

0: A int = 23
1: B string = skidoo
t is now {77 Sunset Strip}

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